Tài liệu Nghiên cứu chế tạo, xác định đặc trưng, tính chất tổ hợp polymer alginate,chitosan mang hoạt chất ginsenoside rb1 và thuốc lovastatin tt

O Ƣ N ỌC OT O N TH CH THỊ LỘC NGHIÊN CỨU CHẾ T O, XÁC ỊN ẶC ƢN , TÍNH CHẤT TỔ HỢP POLYMER ALGINATE/CHITOSAN MANG HO T CHẤT GINSENOSIDE RB1 VÀ THUỐC LOVASTATIN TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGHỆ AN - 2020 ÓA ỌC CÔN ÌN ƢỢC HOÀN THÀNH T I: Viện Sư phạm Tự nhiên – Trường ại học Vinh và Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Thái Hoàng P S. S. Lê ức Giang Phản biện 1: ........................................ Phản biện 2: ........................................ Phản biện 3: ........................................ Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ, họp tại Trường ại học Vinh, vào hồi ... giờ ...’, ngày ... tháng ... năm 2020. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Nguyễn Thúc Hào, Trường ại học Vinh - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ẦU 1. Lý do chọn đề tài Alginate (AG) và chitosan (CS) là hai polymer tự nhiên không có độc tính, có khả năng tương thích sinh học nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là trong y học và thực phẩm. CS là sản phẩm deacetyl hóa chitin. CS có tên khoa học là poly (1,4)-2-amino2-deoxy-β-D-glucose hoặc poly (1,4)-2-amino-2-deoxy-β-Dglucopyranose. Nó có thể được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, mỹ phẩm, kỹ thuật xử lý nước, chế tạo vật liệu y sinh và dược phẩm. ặc biệt, S cũng là nguyên liệu để điều chế glucosamine. Tuy nhiên, nhược điểm của CS rất nhạy cảm với độ ẩm, điều này hạn chế việc sử dụng polymer tự nhiên này. ể khắc phục nhược điểm của nó, CS thường được kết hợp với các polymer chống ẩm tương đối ổn định như A , poly lactic acid (PLA), polyethylene glycol fumarate, poly (vinyl alcohol)… A tan trong nước tạo ra dung dịch có độ nhớt cao nên chủ yếu sử dụng AG trong thực phẩm để tăng thời gian bảo quản mà vẫn giữ được chất lượng thực phẩm ban đầu. Ngoài ra, A cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp giấy, y sinh… o đó, nghiên cứu về sản xuất và ứng dụng vật liệu tổ hợp polymer A / S mang các dược chất khác nhau là hướng nghiên cứu đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học trong nước và trên thế giới. Theo các tài liệu tổng quan, việc sử dụng tổ hợp polymer AG/CS mang thuốc đã có hiệu quả nhất định nên hướng nghiên cứu này đã và đang thu hút được sự quan tâm của một số nhà khoa học trên thế giới. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có công trình nào công bố về các đặc trưng, tính chất của tổ hợp polyme A / S mang đồng thời thuốc lovastatin (LOV), hoạt chất ginsenoside Rb1 và định hướng ứng dụng làm thuốc tác dụng kéo dài (giảm cholesterol, điều trị bệnh tim mạch). Vì vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo, xác định đặc trưng, tính chất tổ hợp polyme thiên nhiên alginate/chitosan mang hoạt chất ginsenoside Rb1 và thuốc lovastatin” 2. ối tƣợng nghiên cứu ối tượng nghiên cứu của đề tài là các vật liệu tổ hợp AG/CS mang hoạt chất ginsenoside Rb1 có trong bột củ Tam thất và thuốc chữa bệnh tim mạch Lovastatin với các đặc điểm, đặc trưng, tính chất, ứng dụng của chúng. 1 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo tổ hợp polyme thiên nhiên AG/CS/LOV và AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 với kích thước micromet và nanomet. - Xác định được các đặc trưng, tính chất của tổ hợp AG/CS mang LOV hoặc mang đồng thời LOV và ginsenoside Rb1. - Thu thập các số liệu định lượng về đặc trưng, tính chất của tổ hợp polymer thiên nhiên AG/CS/LOV và AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1, giải phóng LOV và ginsenoside Rb1 từ các tổ hợp trong nhiều dung dịch đệm pH khác nhau. - Xây dựng các mô hình động học khác nhau cho quá trình giải phóng thuốc từ vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV và AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 trong nhiều dung dịch đệm khác nhau. - Xác định được độc tính của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV trên chuột. 4. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 135 trang, trong đó có 21 bảng số liệu, 50 hình vẽ và 144 tài liệu tham khảo. Cấu trúc của luận án gồm: Phần mở đầu: 4 trang; Phần tổng quan: 32 trang; Phần thực nghiệm nghiên cứu: 13 trang; Phần kết quả và thảo luận: 63 trang; Phần những đóng góp mới của luận án: 1 trang; Phần danh mục các công trình đã công bố: 2 trang; Tài liệu tham khảo: 18 trang. Ngoài ra còn có phần phụ lục là các phổ, giản đồ đo được về đặc trưng, tính chất của các vật liệu tổ hợp với 11 trang. C ƢƠN 1. TỔNG QUAN Trong chương 1,chúng tôi đã trình bày tổng quan những nội dung sau đây: 1. hitosan ( S): iới thiệu, cấu tạo, cấu trúc, tính chất, các ứng dụng chính của S. 2. Alginate (A ): iới thiệu, cấu trúc, phân loại, tính chất vật lý và hóa học và các ứng ứng dụng của A . 3. ật liệu tổ hợp polymer trên cơ sở alginate/chitosan (A / S) mang dược chất: ác nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp chế tạo, ứng dụng của vật liệu polymer A / S mang thuốc dạng màng và vật liệu tổ hợp polymer A / S mang thuốc dạng hạt. 4. Tổng quan về lovastatin (LO ) iới thiệu về cấu trúc, tính chất, dược động học của LO và các kết quả nghiên cứu về tổ hợp polymer mang thuốc LO trên thế giới. 2 5. Tổng quan về cây Tam thất và ginsenoside Rb1: iới thiệu chung về cấu tạo, đặc điểm, tính chất và ứng dụng của cây tam thất và ginsenoside Rb1 và tình hình nghiên cứu về tổ hợp polymer mang ginsenoside Rb1 trên thế giới. 6. Tình hình nghiên cứu vật liệu tổ hợp polymer mang thuốc ở iệt Nam. Từ nghiên cứu tổng quan có thể thấy, việc sử dụng tổ hợp polymer AG/CS mang thuốc đã có hiệu quả nhất định nên hướng nghiên cứu này đã và đang thu hút được sự quan tâm của một số nhà khoa học trên thế giới. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có công trình nào công bố về các đặc trưng, tính chất của tổ hợp polyme AG/ S mang đồng thời ginsenoside Rb1 và LO định hướng ứng dụng làm thuốc tác dụng kéo dài (giảm cholesterol, điều trị bệnh tim mạch). C ƢƠN 2. ỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất Alginate (AG), chitosan (CS), lovastatin (LOV) do hang Sigma Aldrich sản xuất; ginsenoside Rb1 (Rb1) được cung cấp bởi Viện ược liệu, Bộ Y tế. Sodium tripolyphosphate (STPP), polyethylene oxide (PEO) và polycaprolactone (PCL) là sản phẩm thương mại của hãng Sigma Aldrich sản xuất. Potassium chloride (KCl) rắn, sodium hydroxide (NaOH) rắn, calci chloride (CaCl2) rắn, mono potassium phosphate (KH2PO4) rắn, dung dịch chlorhydric acid (HCl) 37%, ethanol, dung dịch acid acetic (CH3COOH) 1% được pha từ acid acetic 99,5%: sản phẩm thương mại của Trung Quốc. 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị thực nghiệm - Máy khuấy từ, cân phân tích, máy sấy, máy siêu âm, máy ly tâm. - Các dụng cụ thủy tinh: ống đong, pipet, cốc thủy tinh, bình hình nón, buret, đũa thủy tinh. 2.1.3. Thiết bị nghiên cứu - Máy đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Nexus 670 (Hoa Kỳ) tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Thiết bị Zetasizer Ver 620 tại Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ 3 (FESEM) (FESEM S- 4800, Hitachi, Nhật Bản) tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương và iện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Máy phân tích nhiệt quét vi sai DSC DSC-60 (Nhật Bản) tại Khoa Hóa học, Trường ại học Sư phạm Hà Nội; Máy ghi phổ UV-Vis (Cintra 40, GBC, Hoa Kỳ) tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2.2. Chế tạo vật liệu tổ hợp alginate/chitosan (AG/CS) mang thuốc LOV 2.2.1. Chế tạo màng tổ hợp alginate/chitosan/lovastatin (AG/CS/LOV) bằng phương pháp dung dịch 120 mg A được hòa tan trong 20 ml nước cất và 30 mg S được hòa tan trong 20 ml dung dịch acid acetic 1% trước khi trộn với nhau để thu được dung dịch A (tỷ lệ AG/CS là 80/20). 15 mg LOV (10% so với tổng khối lượng của AG và S) được hòa tan trong 10 ml ethanol thu được dung dịch B. Sử dụng máy khuấy từ với tốc độ 600 vòng/phút để hòa tan và đồng nhất các chất. Dung dịch được thêm vào dung dịch A và hỗn hợp này được siêu âm 3 lần, mỗi lần 5 phút với tốc độ 18000 vòng/phút xen kẽ với khuấy từ 15 phút để thu được dung dịch đồng nhất. Sau đó, dung dịch này được đổ ra đĩa petri và để dung môi bay hơi tự nhiên khoảng 48 giờ. Màng A / S/LO thu được được viết tắt là A 82L10. Tương tự, hàm lượng của LO được thay đổi từ 0 đến 30% và tỷ lệ A / S được cố định để chế tạo các mẫu màng AG/CS/LOV khác kí hiệu là AC82Lx với x là hàm lượng lượng LO tương ứng. 2.2.2. Chế tạo hạt tổ hợp AG/CS/LOV bằng phương pháp vi nhũ Hòa tan lần lượt A trong nước cất, CS trong dung dịch acid acetic 1% và LOV trong ethanol tạo ra các dung dịch AG 0,001g/ml, dung dịch CS 0,002 g/ml, dung dịch LOV 0,001g/ml, sử dụng máy khuấy từ ở tốc độ 600 vòng/phút trong 30 phút để hòa tan các chất. Nhỏ từ từ dung dịch CaCl2 vào dung dịch A để tăng độ nhớt và khả năng tạo gel của dung dịch này. Dung dịch S được nhỏ giọt từ từ vào dung dịch A sau khi được gel hóa đồng thời siêu âm 3 lần, mỗi lần 5 phút xen kẽ với khuấy từ 15 phút. Tiếp theo, dung dịch LO được thêm từ từ vào hỗn hợp dung dịch AG và CS, khuấy từ 1 giờ, sau đó khuấy siêu âm 3 lần, mỗi lần 5 phút với tốc độ 18000 vòng/phút xen kẽ với khuấy từ 15 phút. Hỗn hợp được làm lạnh và li tâm ở 40C với tốc độ 6000 vòng/phút trước khi đông khô để đuổi hết dung môi. Sản phẩm được đông khô trên thiết bị FreeZone 2.5 của hãng Labconco, Hoa Kỳ (tại Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn 4 lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Cuối cùng, sấy và nghiền thu được hạt nano AG/CS/LOV. Tiến hành tương tự như trên khi thay đổi tỉ lệ A / S và hàm lượng thuốc LO đưa vào tổ hợp AG/CS. 2.3. Chế tạo vật liệu tổ hợp A /CS mang đồng thời LOV và ginsenoside Rb1 (AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1) 2.3.1. Chế tạo màng tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 bằng phương pháp dung dịch ầu tiên, A và S được hòa tan trong 50 ml nước cất và 30 ml dung dịch acid acetic 1% tương ứng, trong khi LOV và ginsenoside Rb1 hòa tan trong dung môi ethanol thu được các dung dịch thuốc. Tiếp theo, dung dịch thuốc được thêm từ từ vào dung dịch A sau khi đã gel hóa bằng CaCl2 và khuấy trên máy khuấy từ. Sau đó, dung dịch S được đổ vào hỗn hợp AG và thuốc, siêu âm dung dịch hỗn hợp 3 lần trong 15 phút với tốc độ 18000 vòng/phút xen kẽ với khuấy từ 15 phút. Cuối cùng, dung dịch hỗn hợp được đổ vào đĩa petri và để bay hơi dung môi tự nhiên trong 24 giờ. Cuối cùng, màng được sấy khô ở 600C trong máy sấy Schutzart DIN 40050-IP20 của hãng Memmert ( ức) khoảng 8 giờ. Khối lượng của A và S được cố định lần lượt là 0,8 g và 0,2 g, khối lượng thuốc LOV và ginsenoside Rb1 được thay đổi để chế tạo màng tổ hợp AG/CS/LOV/Rb1. 2.3.2. Chế tạo hạt tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 bằng phương pháp vi nhũ Hòa tan các chất trong các dung môi thích hợp với các cốc riêng biệt: 0,05 g STPP với 50 ml nước cất, 0,011 gam CaCl2 với 50 ml nước cất, 0,02 g (10%) LOV và ginsenoside Rb1 (1-5%) với 10 ml ethanol, 0,1 gam CS với 50 ml dung dịch acid axetic 1% và 0,1 gam AG với 50 ml nước cất. Nhỏ từ từ 5 ml dung dịch CaCl2 vào dung dịch STPP, vừa nhỏ vừa khuấy siêu âm bằng máy siêu âm tốc độ cao 18000 - 20000 vòng/phút trong 5 phút. Sau đó, nhỏ từ từ hỗn hợp này vào dung dịch thuốc LOV, vừa nhỏ vừa khuấy siêu âm (siêu âm 3 lần, mỗi lần 5 phút). ho từ từ dung dịch hỗn hợp vào dung dịch AG, khuấy siêu âm trong 5 phút. Tiếp tục nhỏ từ từ 5 ml dung dịch CaCl2 vào hỗn hợp trên, vừa nhỏ vừa khuấy siêu âm trong 5 phút. ỗn hợp thu được tiếp tục được chia thành 3 phần bằng nhau và lần lượt cho vào dung dịch CS và sau mỗi lần, khuấy siêu âm trong 5 phút. ỗn hợp polymer + thuốc tiếp tục được khuấy siêu âm lạnh (40C) trong 5 phút. Trong quá trình siêu âm hỗn hợp, nhỏ từ từ 5 ml dung dịch CaCl2. Hỗn hợp này được ly tâm để loại bỏ dung môi. Sản phẩm sau khi ly tâm được sấy trên thiết bị đông khô FreeZone 2.5 (Labconco, Hoa Kỳ) tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện àn lâm hoa học và Công nghệ Việt Nam để làm 5 bay hơi dung môi còn lại trong sản phẩm. Sau đó, hỗn hợp rắn được nghiền mịn thành bột bằng cối mã não và bảo quản sản phẩm trong túi P kín. 2.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT R), phương pháp tán xạ ánh sáng động (DLS); phương pháp hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM), phương pháp nhiệt lượng quét vi sai (DSC), phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), các phương pháp xác định độc tính của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV, chỉ số sinh hóa, huyết học, ảnh vi thể gan, thận, lách của các nhóm chuột được điều trị bằng hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV. 2.5. Thử nghiệm giải phóng LOV và ginsenoside Rb1 từ vật liệu tổ hợp trong các dung dịch pH khác nhau 2.5.1. Xây dựng đường chuẩn của LOV và ginsenoside Rb1 trong các dung dịch đệm pH khác nhau Nghiên cứu mô phỏng quá trình giải phóng thuốc tương tự như các cơ quan tiêu hóa điển hình trong cơ thể người trong các môi trường pH = 2,0; pH = 4,5; pH = 6,8 và pH = 7,4. ác bước tiến hành: cân 0,01g LOV, cho vào cốc chứa 200ml dung dịch đệm pH khác nhau và khuấy từ liên tục trong 48 giờ với tốc độ 400 vòng/phút. Sau 48 giờ, lọc bỏ phần LOV không tan và ghi phổ UV - Vis của dung dịch LOV ở các nồng độ khác nhau bằng phương pháp pha loãng tại bước sóng hấp thụ cực đại của LOV trong từng môi trường. Xây dựng phương trình đường chuẩn của ginsenoside Rb1 hoàn toàn tương tự như LO . Xử lý số liệu thu được bằng phần mềm xcel, tìm được các phương trình đường chuẩn của LO trong các môi trường/dung dịch có pH khác nhau với các hệ số hồi quy tương ứng. 2.5.2. Xác định hiệu suất mang thuốc của vật liệu tổ hợp mang thuốc Tương tự như xây dựng đường chuẩn của LOV và ginsenoside Rb1 trong các môi trường pH khác nhau, đường chuẩn của LOV và ginsenoside Rb1 cũng được xây dựng trong dung môi ethanol để xác định hiệu suất mang thuốc LO và ginsenoside Rb1 được mang bởi vật liệu tổ hợp AG/CS. ác bước tiến hành: sấy vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/Rb1 trong thiết bị sấy chân không ở 25 - 30oC trong 6 giờ. Hòa tan một khối lượng chính xác của mẫu trong một thể tích ethanol thích hợp trong 2 giờ để LOV trong mẫu hòa tan hoàn toàn vào ethanol. Lọc dung dịch và ghi phổ UVVis tại bước sóng cực đại tương ứng với LOV và ginsenoside Rb1. Khối lượng thuốc LOV và ginsenoside Rb1 mang bởi tổ hợp A / S được xử lý bằng phần mềm Excel sử dụng đường chuẩn của LOV và ginsenoside Rb1 6 trong ethanol. Hiệu suất mang thuốc LOV và ginsenoside Rb1 của vật liệu tổ hợp A / S được tính theo công thức sau: Hiệu suất mang thuốc (%) = x 100%. 2.5.3. Thử nghiệm giải phóng LOV và Rb1 từ vật liệu tổ hợp AG/CS mang LOV và ginsenoside Rb1 theo thời gian Quá trình giải phóng thuốc in-vitro LOV và ginsenoside Rb1 từ vật liệu tổ hợp A / S/LO và A / S/LO /Rb1 được thực hiện trong các dung dịch pH khác nhau. Một khối lượng chính xác vật liệu tổ hợp được đưa vào bình chứa 200ml dung dịch đệm ở 37oC. Khuấy hỗn hợp bằng máy khuấy từ với tốc độ 400 vòng/phút. Cứ sau mỗi giờ khuấy từ, hút chính xác 10ml dung dịch đồng thời bù 10ml dung dịch đệm để duy trì thể tích dung dịch. Dung dịch sau khi lọc được đo mật độ quang ở bước sóng λmax đã xác định từ phương trình đường chuẩn đối với từng dung dịch pH khác nhau. Thử nghiệm giải phóng thuốc được tiến hành trong 32 giờ liên tục và phần trăm LO và ginsenoside Rb1 giải phóng tại thời điểm t được tính theo công thức sau: % Lovgp = x 100% % Rb1gp = x 100%. 2.5.4. Xây dựng phương trình động học giải phóng LOV và ginsenoside Rb1 từ tổ hợp AG/CS/LOV và AG/CS/LOV/Rb1 trong các dung dịch đệm pH khác nhau ác mô hình động học giải phóng thuốc được áp dụng phổ biến nhất là: - ộng học bậc không: Wt = Wo + k1t - ộng học bậc 1: log Ct = log Co - k2t/2,303 - Phương trình ixon-Crowell: (100 - Wt)1/3 = 1001/3 - k3t - Phương trình iguchi: Wt = k4t - Phương trình định luật năng lượng (hay phương trình orsmeyer - Peppas): Mt/M∞ = k5tn Trong đó: Wo, Wt là khối lượng thuốc thời điểm ban đầu và được giải phóng ở thời điểm t; k là hằng số phương trình giải phóng thuốc; Co, Ct là nồng độ thuốc ở thời điểm ban đầu và được giải phóng ở thời điểm t; t là 7 thời gian giải phóng thuốc; Mt/M∞ là phần thuốc được giải phóng vào môi trường; n là hằng số khuếch tán và đặc trưng cho cơ chế giải phóng thuốc theo mô hình Kosmeyer - Peppas. 2.6. Thử nghiệm độc tính của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV ộc tính cấp tính và độc tính bán trường diễn của hạt tổ hợp mang thuốc LOV được thực hiện in vivo ở chuột Thụy Sĩ trưởng thành khỏe mạnh. Quy trình được thực hiện nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm tại Học viện Quân y theo hướng dẫn của Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD). C ƢƠN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát điều kiện chế tạo vật liệu tổ hợp alginate/chitosan/lovastatin (AG/CS/LOV) Sau khi khảo sát một số điều kiện chế tạo màng vật liệu tổ hợp alginate/chitosan (AG/CS), kết quả thu được như sau: iều kiện Kết quả iều kiện Kết quả 250C 6:4 Nhiệt độ Tỉ lệ 7:3 AG : CS 500C 900C 8:2 Có Dùng Không siêu âm 9:1 ồng đều hơn hông đồng đều Kết quả thu được cho thấy khi sử dụng tỉ lệ AG: CS là 6: 4 hoặc 7:3 hay khuấy hỗn hợp ở nhiệt độ cao (500C và 900C) hỗn hợp dung dịch polymer có hiện tượng kết tụ. Khi sử dụng máy khuấy siêu âm ở tốc độ cao, dung dịch hỗn hợp đồng nhất hơn. 8 Vì vậy, điều kiện thích hợp để tạo màng vật liệu tổ hợp AG/CS là: Tỉ lệ AG : CS = 8 : 2; Nhiệt độ: 250C; Nồng độ các chất: [AG] = 0,32 g/ml; [CS] = 0,1 g/ml; Thời gian khuấy: 1 giờ; Sử dụng máy đánh siêu âm. 3.2. ặc trƣng, tính chất của vật liệu tổ hợp 3 thành phần alginate/chitosan/lovastatin (AG/CS/LOV) 3.2.1. Đặc trưng, tính chất của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV 3.2.1.1. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Phổ FTIR của các màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV với các hàm lượng LOV khác nhau (10-30 % (A 82Lx)) được trình bày trên hình 3.3. Hình 3.2. Phổ FTIR của AG, CS và Hình 3.3. Phổ FTIR của màng tổ hợp LOV AC82Lx. ác đỉnh tương ứng với pic của các nhóm đặc trưng trong A , S và LO đều xuất hiện trong phổ FTIR của các màng tổ hợp AC82Lx. Có một sự dịch chuyển nhỏ các đỉnh tương ứng với pic của các nhóm đặc trưng trong AG, CS và LOV của màng tổ hợp AC82Lx so với pic của các nhóm đặc trưng trong AG, CS hoặc LO ban đầu. iều này có thể giải thích bởi AG, CS và LOV đã có tương tác mạnh với nhau bằng tương tác lưỡng cực - lưỡng cực và liên kết hydro giữa các nhóm amine và hydroxyl trong CS với nhóm cacboxyl trong AG. hi thay đổi hàm lượng LO , các đỉnh đặc trưng cho các nhóm tương ứng trong màng tổ hợp AC82Lx không thay đổi nhiều. Như vậy, hàm lượng thuốc LOV ít ảnh hưởng đến khả năng tương tác giữa LOV và hỗn hợp polymer AG, CS. Bảng 3.1. Số sóng ứng với pic của các nhóm chức đặc trưng trong màng tổ hợp AC82Lx Số sóng (cm-1) ao động Mẫu -NH2, -OH CH C=O -NH2 C-O-C AC82L10 3381 2926 1606 1414 1081 AC82L20 3441 2930 1603 1414 1035 AC82L30 3421 2935 1603 1414 1030 9 3.2.1.2. Hình thái cấu trúc của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Ảnh FESEM của các màng tổ hợp AC82, AC82L10 và AC82L30 trên các hình 3.4-3.5 cho thấy LOV ở dạng thanh và CS ở dạng hình cầu đã được phân tán vào polymer nền AG. Hình 3.4. Ảnh FESEM của màng tổ Hình 3.5. Ảnh FESEM của LOV. hợp AC82. ối với màng tổ hợp A 82L10, kích thước của các pha LOV và CS lần lượt khoảng 5-10 µm và 0,5-3 µm. Các hạt CS và thanh LOV kết tụ lại với nhau do tương tác giữa polymer-polymer và thuốc-thuốc. Trên ảnh FESEM của màng tổ hợp AC82L30, xuất hiện các pha CS và LOV với kích thước lớn hơn, kích thước của pha CS khoảng 6 µm và LOV 5 - 20 µm. iều này có thể giải thích bởi ở hàm lượng LO cao, do tương tác thuốc thuốc mạnh hơn tương tác polymer - thuốc dẫn đến sự kết tụ của thuốc với kích thước lớn hơn. Ở hàm lượng LOV 10%, các pha phân tán trong màng tổ hợp có kích thước nhỏ hơn do tương tác tốt của CS, AG và LOV bởi liên kết hydro như đã đề cập ở trên. A B Hình 3.6. Ảnh FESEM của các màng tổ hợp AC82L10 (A) và AC82L30 (B). 3.2.2. Đặc trưng, tính chất của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV 3.2.2.1. Phổ FTIR của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Hình 3.7 là phổ FTIR của các hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang LOV ở các hàm lượng LOV khác nhau. 10 AC6,5:3-L10(1) AC6,5:3-L20(2) AC6,5:3-L3-(3) 90 2926,67 1616,05 40 1424,26 1033,54 50 3448,45 3 3444,81 2927,9 1419,09 1306,92 60 2 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3437,2 1608,27 1039,39 20 2927,83 30 1422 Ñoä truyeàn qua (%) 70 1623,41 80 3500 1 4000 4500 Soá soù ng (cm-1) Hình 3.7. Phổ FTIR của các hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV với hàm lượng LOV khác nhau. Có thể thấy, vị trí các pic hấp thụ của các nhóm liên kết đặc trưng trong LOV có sự dịch chuyển so với các pic tương ứng trên phổ FTIR của các mẫu hạt vật liệu tổ hợp AC6,5/3-L10, AC6,5/3-L20, AC6,5/3-L30. Sự dịch chuyển vị trí các pic đặc trưng của LOV trong hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang LOV là do LO đã tương tác với AG và CS bằng các tương tác lưỡng cực-lưỡng cực và liên kết hydro (giữa nhóm C-O, carbonyl và hydroxyl trong LOV với các nhóm C-O, amine, hydroxyl trong CS và nhóm C-O, carboxyl, hydroxyl trong AG). 3.2.2.2. Phân bố kích thước hạt của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV ể khảo sát tỷ lệ AG/CS thích hợp mang thuốc LOV, các hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang 10% thuốc LOV ở các tỷ lệ AG/CS = 6/3, 6,5/3 và 7/3 được xác định phân bố kích thước hạt (Hình 3.8). Hình 3.8. Phân bố kích thước của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV chế tạo ở các tỷ lệ AG/CS khác nhau. Hình 3.9. Phân bố kích thước hạt của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV. Có thể thấy, tỷ lệ AG/CS ảnh hưởng đáng kể đến phân bố kích thước của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/10% LOV. Trong 3 tỷ lệ AG/CS 11 được khảo sát, mẫu hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/10% LOV chế tạo ở tỷ lệ A / S 6,5/3 có kích thước hạt nhỏ nhất. Như vậy, tỷ lệ AG/CS 6,5/3 được lựa chọn để chế tạo hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang thuốc LOV cho các nghiên cứu tiếp theo. Hình 3.9 là giản đồ phân bố kích thước hạt của hạt vật liệu tổ hợp AC6,5/3 mang thuốc LOV với các hàm lượng khác nhau. Rõ ràng là khi mang LOV ở các hàm lượng nhỏ (10 và 20%), kích thước hạt trung bình của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS giảm đáng kể. iều này có thể do LOV đã tương tác mạnh với AG và CS thông qua các tương tác lưỡng cực - lưỡng cực và liên kết hydro như đã trình bày ở trên. Khi tăng hàm lượng LOV lên 30%, kích thước hạt trung bình của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV tăng đáng kể. So sánh với hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang thuốc 5-fluorouracil (5-FU) và tegafur do Cui-Yun Yu và cộng sự chế tạo với kích thước 100200 µm [22], hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang LOV thu được có kích thước nhỏ hơn nhiều. 3.2.2.3. Hình thái cấu trúc của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Hình 3.10 là ảnh FESEM của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang và không mang LOV ở các hàm lượng LOV khác nhau. A B C D Hình 3.10. Ảnh FESEM của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang và không mang LOV: AC6,5/3 (a); AC6,5/3-L10 (b); AC6,5/3-L20(c); AC6,5/3-L30 (d). Quan sát ảnh FESEM của mẫu hạt vật liệu tổ hợp AC6,5/3 ở hình 3.10a ta thấy hạt vật liệu tổ hợp AG/CS có dạng hình cầu với có kích thước nhỏ, cỡ 100-200 nm, tuy nhiên các hạt này có xu hướng kết tụ với nhau. Khi đưa 10% LOV vào vật liệu tổ hợp AG/CS 6,5/3, các hạt vật liệu tổ hợp 12 AC6,5/3-L10 cũng có dạng hình cầu. Các hạt này tách rời nhau và có kích thước khá đồng đều, từ 50-80 nm (hình 3.10b). iều này là do sự tương tác mạnh giữa LOV với A và S làm tăng khả năng mang/bọc thuốc của tổ hợp AG/CS nên hạt vật liệu tổ hợp thu được có kích thước nhỏ. hi tăng hàm lượng LO , kích thước hạt vật liệu tổ hợp tăng và các hạt này cũng có xu hướng kết tụ lại với nhau (hình 3.10c và d). Kết quả này phù hợp với kết quả khảo sát phân bố kích thước hạt vật liệu tổ hợp trình bày ở trên. Như vậy, LOV có khả năng tương tác tốt với các polymer ở hàm lượng nhỏ. Ở hàm lượng LOV lớn hơn, do ảnh hưởng của tương tác mạnh thuốc với thuốc nên tương tác giữa LOV với các polymer yếu hơn, dẫn đến khả năng mang thuốc của tổ hợp 2 polymer AG và CS giảm kích thước hạt vật liệu tổ hợp A / S/LO tăng lên. 3.2.2.4. Đặc trưng nhiệt của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Bảng 3.2 liệt kê các thông số nhiệt độ và entanpi nóng chảy (ΔHm) của các hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV với hàm lượng LOV khác nhau. So sánh giá trị ΔHm của các hạt vật liệu tổ hợp AG/CS mang và không mang LOV, có thể thấy hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/10% LOV có giá trị ΔHm lớn hơn so với hạt vật liệu tổ hợp AG/CS không mang LOV và mang LOV với hàm lượng lớn hơn (20 và 30%). Như vậy, ở hàm lượng 10% LOV, AG, CS đã tương tác tốt với LOV dẫn đến sự sắp xếp lại cấu trúc của các polymer, làm tăng độ kết tinh tương đối của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV. Bảng 3.2. Nhiệt độ nóng chảy và entanpy nóng chảy của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV Mẫu Tm (oC) ΔHm (J/g) AC6,5/3 115,4 500,1 AC6,5/3-L10 113,4 545,2 AC6,5/3-L20 107,5 467,4 AC6,5/3-L30 106,2 541,3 3.3. ặc trƣng, tính chất của vật liệu tổ hợp 4 thành phần alginate/ chitosan/ lovatstain/ginsenoside Rb1 (AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1) 3.3.1. Đặc trưng, tính chất của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 3.3.1.1. Phổ FTIR của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 Phổ FTIR của màng tổ hợp A / S/LO /Rb1 được trình bày trên các hình 3.11 và hình 3.12. Có thể thấy phổ FTIR của màng tổ hợp 4 thành phần AG/CS/LOV/Rb1 có số sóng ứng với pic của các nhóm đặc trưng 13 trong A , S, LO và Rb1 tương tự như trong phổ FTIR của màng tổ hợp 3 thành phần AG/CS/LOV. hi đưa ginsenoside Rb1 vào màng tổ hợp AG/CS/LOV, có sự dịch chuyển mạnh của nhóm NH3OC và hydroxyl trong phổ FTIR của AC82L10Rx so với CS, AG, LOV, ginsenoside Rb1 ban đầu. Như vậy, sự có mặt của ginsenoside Rb1 đã thúc đẩy tương tác tĩnh điện giữa A và S cũng như tăng cường liên kết hydro liên phân tử giữa ginsenoside Rb1 với LOV, AG và CS. Hình 3.11. Phổ FTIR của các màng Hình 3.12. Phổ FTIR của các màng tổ hợp AC82L10Rx. tổ hợp AC82-Lx-R5. 3.3.1.2. Hình thái, cấu trúc của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 Hình 3.12 trình bày ảnh FESEM của màng tổ hợp AC82L10Rx với các hàm lượng khác nhau của ginsenoside Rb1. Sự có mặt của ginsenoside Rb1 trong màng tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 đã giúp LO phân tán đồng đều hơn trong polymer blend A / S và kích thước của LO cũng đã giảm đáng kể. LOV có dạng thanh/que với kích thước trong phạm vi từ 30 µm đến 40µm trong polymer blend A / S. ích thước LO đã giảm xuống còn 5µm - 10 µm khi đưa vào màng tổ hợp AC82L10 thêm 5% khối lượng ginsenoside Rb1. Kết quả này cho thấy ginsenoside Rb1 đóng vai trò quan trọng của một chất tương hợp, tăng cường phân tán LOV trong polymer blend AG/CS của màng tổ hợp AC82L10Rx nhờ các liên kết hydro liên phân tử giữa LOV với các thành phần còn lại trong màng tổ hợp. o đó, sự kết tụ LOV trong màng tổ hợp đã giảm đáng kể. 14 AC82L10 AC82L10R1 AC82L10R3 AC82L10R5 Hình 3.12. Ảnh FESEM của màng tổ hợp AC82L10Rx. Tương tự, ảnh FESEM của màng tổ hợp AG/CS/LOV/5% ginsenoside Rb1 có hàm lượng LO thay đổi (AC82-Lx-R5) được trình bày trên hình 3.13. AC82 (a) AC82R5 (b) AC82L5R5 (c) AC82L10R5 (d) AC82L15R5 (e) AC82L20R5 (f) Hình 3.13. Ảnh FESEM của các màng tổ hợp: AC82(a), AC82R5(b), AC82L5R5(c), AC82L10R5(d), AC82L15R5(e) và AC82L20R5(f). 3.3.1.3. Đặc trưng nhiệt của màng vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 Giản đồ DSC của các màng tổ hợp AC82 và AC82L10Rx với hàm lượng ginsenoside Rb1 thay đổi từ 0 đến 5% được trình bày trong hình 3.14. hi đưa ginsenoside Rb1 với các hàm lượng khác nhau vào màng tổ hợp A82L10, nhiệt độ nóng chảy của AG và CS trong các màng tổ hợp A 82L10Rx tương tự nhau nhưng giá trị entanpy của chúng chênh lệch nhau khá nhiều (bảng 3.3). Entanpy nóng chảy của màng tổ hợp AC82L10Rx giảm khi tăng hàm lượng ginsenoside Rb1 liên quan tới sự 15 giảm mức độ tinh thể tương đối của màng tổ hợp. Giá trị entanpy của các màng tổ hợp có chứa đồng thời LOV và ginsenoside Rb1 thấp hơn so với giá trị entanpy của màng A 82R5. Như vậy có thể khẳng định rằng việc đưa đồng thời LOV và ginsenoside Rb1 vào hỗn hợp polymer AG/CS có thể dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tinh thể của các màng tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1. Bảng 3.3. Nhiệt độ nóng chảy và entanpy nóng chảy của AG, CS, LOV và màng tổ hợp AG/CS/LOV/Rb1 Pic thu nhiệt Pic tỏa nhiệt Mẫu Nhiệt độ phân hủy Nhiệt độ nóng Entanpy (oC) chảy (oC) nóng chảy (J/g) AG 119,7 358,6 240 - 2600C CS 106,8 130,6 LOV 174,6 Rb1 98,9 186,7 134,1 444,6 AC82L10 240,6 181,6 133,7 401,6 AC82L10R1 241,4 178,8 130,1 415,8 AC82L10R3 239,7 180,7 133,5 383,1 AC82L10R5 243,9 178,4 AC82R5 131,5 520,7 241,6 AC82L5R5 120,9 293,2 241,4 136,1 371,1 AC82L15R5 244,7 179,4 1334 444,8 AC82L20R5 241,4 181,2 3.3.2. Đặc trưng, tính chất của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ ginsenoside Rb1 3.3.2.1. Phổ FTIR của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/Rb1 Phổ FT R của các hạt vật liệu tổ hợp A / S/LO /ginsenoside Rb1 sử dụng chất tạo liên kết ngang sodium tripolyphosphate (STPP) được trình bày trên hình 3.14. Khi thay đổi hàm lượng ginsenoside Rb1 trong hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 (AC11L10Rx), vị trí số sóng ứng với các pic đặc trưng cho các nhóm chức của các mẫu hạt vật liệu tổ 16 hợp AC11L10Rx là tương tự nhau. Như vậy, hàm lượng của ginsenoside Rb1 không ảnh hưởng đến tương tác giữa các thành phần trong hạt vật liệu tổ hợp 4 thành phần AC11L10Rx. Hình 3.14. Phổ FTIR của hạt vật liệu tổ hợp AC11L10R . 3.3.2.2. Hình thái cấu trúc của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 Ảnh F S M của hạt vật liệu tổ hợp 3 thành phần AG/CS/LOV với tỷ lệ AG/CS là 1:1 (A 11L10R0) ở các độ phóng đại 10000 lần và 30000 lần được trình bày trên hình 3.15. Quan sát ảnh S M ta thấy các hạt vật liệu tổ hợp có có cấu trúc không đồng đều, các thanh và một số hạt LOV phân tán trong polymer blend AG/CS với kích thước khoảng 1,5 μm và có xu hướng kết tụ với nhau. Hình 3.15. Ảnh F S M của hạt vật Hình 3.15. Ảnh F S M của hạt vật liệu tổ hợp AC11L10. liệu tổ hợp AC11L1R1. Quan sát ảnh S M ta thấy các hạt vật liệu tổ hợp có có cấu trúc không đồng đều, các thanh và một số hạt LOV phân tán trong polymer blend AG/CS với kích thước khoảng 1,5 μm và có xu hướng kết tụ với nhau. Hình 3.17. Ảnh FESEM của hạt vật Hình 3.18. Ảnh FESEM của hạt vật liệu tổ hợp AC11L10R3. liệu tổ hợp AC11L10R5. Khả năng phân tán của LOV trong polymer blend A / S đã được cải thiện khi đưa ginsenoside Rb1 vào hạt vật liệu tổ hợp A 11L10R0. Quan sát ảnh S M của các hạt vật liệu tổ hợp AC11L10R1 (hình 3.16), có 17 thể thấy, khi sử dụng một lượng nhỏ ginsenoside Rb1 (1% khối lượng), các hạt vật liệu tổ hợp đã có xu hướng tách rời nhau. Tuy nhiên, các thanh LOV chưa được bẻ gãy hoàn toàn trong polymer blend AG/CS. Quan sát ảnh FES M của hạt vật liệu tổ hợp AC11L10R3 trên hình 3.17 có thể thấy rõ các hạt được tạo thành khá đồng đều và tách rời nhau với kích thước khoảng 100 - 300 nm. hi tăng hàm lượng ginsenoside Rb1 lên 5%, kích thước hạt vật liệu tổ hợp đã giảm đi rất nhiều, thậm chí có thể đạt kích thuớc vài chục nanomet (hình 3.18). Tuy nhiên, các thanh, các hạt LOV có xu hướng kết tụ với nhau tạo thành các khối có kích thước lớn hơn, khoảng 200 nm - 1 μm trong polymer blend AG/CS. iều này có thể giải thích bởi tăng hàm lượng ginsenoside Rb1 có thể làm tăng liên kết nội phân tử giữa các phân tử ginsenoside Rb1 với nhau, dẫn đến sự kết tụ của các hạt ginsenoside Rb1, làm giảm khả năng, vai trò ổn định hạt vật liệu tổ hợp của ginsenoside Rb1. Kết quả là các hạt vật liệu tổ hợp AC11L10Rx (hàm lượng ginsenoside Rb1, x > 3%) thu được có cấu trúc không đồng đều. 3.3.2.3. Phân bố kích thước hạt của hạt vật liệu tổ hợp AG/CS/LOV/ginsenoside Rb1 Trong 4 mẫu hạt vật liệu tổ hợp, mẫu không chứa ginsenoside Rb1 là mẫu có kích thước hạt trung bình lớn nhất, 3 mẫu còn lại với hàm lượng ginsenoside Rb1 khác nhau có kích thước hạt trung bình tương đối đồng đều (328,5 ± 68,45 nm - 369,1 ± 38,46 nm) (bảng 3.4). Các hạt vật liệu tổ hợp AC11L10R5 có kích thước hạt trung bình nhỏ hơn 2 mẫu còn lại. Như vậy, có thể nhận định ginsenoside Rb1 đóng vai trò như một chất ổn định kích thước cho hạt vật liệu tổ hợp A / S/LO . hi có ginsenoside Rb1, nhờ tương tác của ginsenoside Rb1 với A , S và LO , khả năng phân tán các thanh, hạt LO vào polymer blend AG/CS đã được cải thiện. Bảng 3.4. Kích thước hạt trung bình của các hạt vật liệu tổ hợp AC11L10Rx hoảng kích ộ rộng ích thước hạt ích thước hạt thước hạt pic (nm) trung bình (nm) d (nm) % (nm) (r) D = d ± r/2 AC11L10R0 480 – 1053 586,80 24,30 123,70 586,8 ± 61,85 76 – 150 78,20 2,30 9,78 78,2 ± 4,89 AC11L10R1 250 – 800 369,10 22,90 76,92 369,1 ± 38,46 95 – 950 328,50 12,70 136,90 328,5 ± 68,45 AC11L10R3 4000 – 6500 5274,00 1,70 424,60 5274 ± 212,30 55 – 90 58,40 0,40 10,36 58,4 ± 5,18 AC11L10R5 90 – 1050 333,50 10,80 158,50 333,5 ± 79,25 4500 – 8500 5118,00 2,70 537,00 5118,0 ± 268,50 18